内容正文:
第十一章 功和机械能
一、选择题
1.估测是物理学中常用的一种方法。请估测小明将一本物理书从地面捡起放到课桌上,对书所做的功大约是( )
A.0.2J B.2J C.20J D.200J
2. 如图所示,小华放学后背书包回家时,经过下列的过程中对书包没有做功的是( )
A.将桌上的书包背上肩 B.背着书包爬坡
C.背着书包乘电梯上楼 D.背着书包在水平地面匀速行走
3.一个大人和一个小孩一起爬同一楼梯且爬的高度相同,大人的质量大于小孩的质量,则大人一定( )
A.做功多 B.功率大 C.做功快 D.功率小
4.第十四届全国冬季运动会在内蒙古呼伦贝尔市成功举办,如图所示,是一位运动员在单板滑雪过程中频闪摄影的照片,运动员在减速上升过程中的( )
A.动能不变 B.动能增加
C.重力势能不变 D.重力势能增加
5.下列过程中,属于动能转化为重力势能的过程是( )
A.投篮时,篮球上升的过程 B.熟透的苹果从树上落下时
C.小孩从滑梯上匀速滑下 D.汽车在水平公路上匀速行驶
6.2020年12月17日,“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆,也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功。返回舱在落向地面时,为安全着陆,在距地面一定高度时,将向下喷出高压气体,做减速运动,则此过程( )
A.返回舱动能不变,重力势能减小,机械能减小
B.返回舱动能增加,重力势能减小,机械能不变
C.返回舱动能减小,重力势能减小,机械能减小
D.返回舱动能减小,重力势能增加,机械能不变
7.如图所示,把轻弹簧固定在水平地面上,小球从O处由静止自由下落到此轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧(P处)到将弹簧压缩到最短(Q处)。整个过程不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.在P处弹簧的弹力最大
B.从O到P的过程中,小球的速度变大
C.从P到Q的过程中,弹簧的弹性势能变小
D.从O到Q的过程中,小球的机械能的大小不变
8.如图是工人师傅正在利用叉车搬运货物时的情景。他将重为1000N的货物用5s的时间沿水平方向移动10m到达目的地后,又用10s将货物匀速竖直提升2m。下列说法正确的是( )
A.叉车在整个搬运过程中始终对货物做功
B.叉车水平行驶过程中,货物的重力做功为
C.叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功为
D.叉车在搬运货物的过程中做功的功率为800W
二、填空题
9.小明上学路上有一段上坡路,当他加速跑步上坡时,他的重力势能 ,其机械能 。
10.在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑,让它们从相同高度由静止下落,在纸上留下黑色圆斑如图所示,分析图中两个圆斑大小,可推断mA mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低,由此判断,皮球的机械能总量 (选填“不变”、“减少”或“增大”)。
11.小明用沿水平方向的力推重为的物体,使其在水平地面上匀速前进,用时。此过程中物体重力所做的功为 ,推力的功率为 。
12.如图为蹦床运动的简化示意图,O点是运动员由静止开始自由落下的起始位置,A点是蹦床不发生形变时的位置,B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处,C点是运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力)运动员从O点到A点的过程中,机械能的转化情况是 ;从O点到C点的过程中,在 点处运动员的动能最大(选填“O”“A”“B”或“C”)。
13.如图是运动员在1.2s内匀速由支撑到起立将杠铃举起的示意图,假设杠铃的质量为198kg,被举起的高度为0.5m,则该运动员对杠铃做功的功率为 W;将杠铃稳稳地举在空中停留3s的过程中,杠铃对运动员的压力为 N,运动员对杠铃做的功为 J。(g取10N/kg)
三、实验题
14.某同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到:物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关,于是设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球,共中A、C、D三个球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙面高为H处静止下落,C、D两球从距沙面高为2H处静止下落,其中D球从光滑弯曲轨道上端静止滑入。最后从光滑管道下端竖直的落下(球在光滑管道中的运动的能量损失不计)。实验测得A、B两球陷入沙中的深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙中的深度均为加,且h1<h2<h3。
(1)本实验中,铅球具有的重力势能大小是通过 来反映的。
(2)探究物体具有的重力势能是否与物体的质量有关,应选择 两球。
(3)比较C、D两球及观察到的实验现象等,可初步得出的结论: 。
15.如图是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。
(1)若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下的目的: ;
(2)若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越大,原因是:钢球的重力势能越大,转化为钢球的 能越大。木块B被撞得越远。这反映出物体的动能与物体的 (选填“质量”或“速度”)有关;
(3)若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,速度相同时,质量越 的钢球将木块B撞得越远。这反映出物体的动能与物体的质量有关;
(4)若斜槽光滑,小球从斜槽顶端由静止滚到斜面底部的过程中,其机械能 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(5)物理研究方法有许多,如等效替代法、转换法、类比法、控制变量法、理想实验法,本实验中运用了两种研究方法:一是 法,二是转换法。就是用 来表示小球动能的大小。
四、计算题
16.如图是我国自主研发的国内首台5G+氢燃料电动拖拉机(ET504-H),它能够满足传统拖拉机的所有功能,适用于平原或者丘陵地带,在无人化模式下能够按照规划的路径进行犁耕、旋耕、播种等作业。在某次工作时该拖拉机保持1.2×105 W的功率不变,以2m/s的速度在平直场地上匀速前进了100m,g取10N/kg,在此过程中,求:
(1)拖拉机所受的阻力大小;
(2)拖拉机所做的功。
17.快递服务提升了我们的生活质量,为了提高快递配送效率,可使用如图20所示的物流机器人完成快速智能配送。空载时该机器人的重力为,机器人完成所有配送任务后返回服务站,在某平直道路上匀速行驶了,用时10 min。已知机器人匀速行驶时,牵引力为120 N。求:
(1)此过程中牵引力所做的功。
(2)此过程中牵引力的功率。
参考答案
1.B
2.D
3.A
4.D
5.A
6.C
7.B
8.C
9.变大;变大
10.小于;减少
11.0;15
12.重力势能转化为动能;B
13.825;1980;0
14.球陷入沙面的深度;A、B;物体的重力势能与物体的运动路径无关
15.保证小球的质量相等;改变小球的速度;动;速度;大;不变;控制变量;纸盒移动的距离
16.(1)已知拖拉机的功率和速度,计算牵引力为;
(2)根据牵引力和距离,计算做功W=Fs=6×104N×100m=6×106J。
17.(1)解:
(2)解:
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